(57)【要約】【課題】  サイドライト方式の光源から入射した光を均一に拡散出射させ、かつ、光反射膜が一体化した光拡散板、および、この拡散板の製造方法の提供。【解決手段】  透光性基板１ａと、光源５が放射する光が入射する側面および表示パネル８に向けて光を出射する上面以外を被覆する光反射膜１ｂと、からなる光拡散板１。この光拡散板１における透光性基板１ａの下面は、粗面化された凹凸面となっており、光源５から離れるにつれて、粗さが低下したものとなっている。光拡散板１は、透光性基板１ａの下面に凹凸を形成して粗面化する工程と、この工程で粗面化した下面に光反射膜１ｂを形成する工程と、を経ることにより製造される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面から入射した光を拡散出射させる光拡散板であって、
前記光拡散板は、透光性基板と光反射膜からなり、
前記光反射膜は、前記透光性基板の下面に形成された表面凹凸を被覆し、
前記透光性基板の上面から前記光を出射させることを特徴とする光拡散板。
【請求項２】
前記凹凸の粗さは、光が入射する前記透光性基板の側面から遠離するにつれて低下していることを特徴とする請求項１に記載の光拡散板。
【請求項３】
前記透光性基板の上面に、出射光を拡散させる表面凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光拡散板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の光拡散板を備えた液晶ディスプレイ。
【請求項５】
側面から入射した光を拡散出射させる光拡散板の製造方法であって、
透光性基板の下面に反射光を拡散させる凹凸を形成する反射面形状加工工程と、
前記凹凸表面に光反射膜を形成する反射膜形成工程と、
を備える光拡散板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイにおける光源から放射された光を拡散させる光拡散板に関し、特にサイドライト方式の光源から放射された光を拡散させる光拡散板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、冷陰極蛍光ランプや発光ダイオード等の光源から放射された光を表示パネルに入射させることにより画像を表示する。図９は、従来の液晶ディスプレイにおけるバックライトユニットの分解構成図である。バックライトユニットは、表示パネル２６の背面側に配置され、図示のユニットは、サイドライト方式の光源を採用したときの一般的な構成である。この構成は、導光板２０の側面近傍に配置された光源２２と、導光板２０の縁と光源２２とを覆う光源用リフレクタ２３と、光源２２から放射された光が表示パネル２６に向かう効率を高めるために導光板２０の下側（表示パネル２６の反対側）に配置された反射板２１と、を備えている。そして、導光板２０の上面側（表示パネル２６側）には、導光板２０から出射した光を拡散させる光拡散板２４と、光拡散板２４からの拡散光を集光させて表示画像の輝度を向上させる集光板２５ａ、２５ｂ、とが、表示パネル２６に向けて順次配置される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、従来の一般的なバックライトユニットは、光源からの光を表示パネル２６の全体に向けて出射させる導光板２０、表示パネル２６への光放射効率を高める反射板２１、および、表示パネル２６へ放射される光の均一性を高める光拡散板２４が必須の構成とされている。そこで、バックライトユニットの構成において、反射膜を他の構成部材と一体化させることや、光拡散板に導光板としての機能を付与することは、製造工程における簡略化、歩留まりの向上、液晶機器の小型化等、様々な面において大きな利点がある。
【０００４】
上述のような事情に鑑み、本発明は、反射板が一体化し、光源から直接入射した光を表示パネルに向けて拡散放射する光拡散板、および、この光拡散板を製造する方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、側面から入射した光を拡散出射させる光拡散板であって、前記光拡散板は、透光性基板と光反射膜からなり、前記光反射膜は、前記透光性基板の下面に形成された表面凹凸を被覆し、前記透光性基板の上面から前記光を出射させることを特徴とする光拡散板である。前記凹凸の粗さは、光が入射する前記透光性基板の側面から遠離するにつれて低下しているものであると、光拡散板から出射する光の拡散性に優れているので好ましい。
【０００６】
また、前記光拡散板において、前記透光性基板の上面に、出射光を拡散させる表面凹凸が形成されていると、光の拡散性が向上する。
【０００７】
本発明は、前記光拡散板を備えた液晶ディスプレイである。
【０００８】
また、本発明は、側面から入射した光を拡散出射させる光拡散板の製造方法であって、透光性基板の下面に反射光を拡散させる凹凸を形成する反射面形状加工工程と、前記表面凹凸上に光反射膜を形成する反射膜形成工程と、を備える光拡散板の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成された光拡散板によれば、表示パネルに向けて光が拡散して出射され、その上、導光板としての機能も発揮し、更には、反射板とも一体化しているので、製造工程における簡略化、歩留まりの向上、液晶機器の軽薄化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施形態に基づいて説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る光拡散板を使用したバックライトユニットの分解構成図である。このバックライトユニットは、表示パネル８の背面側に設置されるものであり、光拡散板１の上面側（表示パネル８側）には、光拡散板１から出射した光を集光させることにより表示パネル８に映し出される画像の輝度を向上させる集光板７ａ、７ｂが配置している。そして、光拡散板１の図示左側面の近傍には、光源５が配置し、更に、光拡散板１の縁と光源５を覆う光源用リフレクタ６が設置されている。
【００１１】
光拡散板１は、透光性基板１ａと、光源５から透光性基板１ａに入射した光を反射させる光反射膜１ｂとからなっている。光反射膜１ｂには、透光性基板１ａと一体化可能な膜が採られ、本実施形態では、透光性基板１ａにおける下面と光源５からの光が入射する側面以外の側面を銀メッキが被覆している。
【００１２】
透光性基板１ａには、光透過性のある基板が選択されることになり、本実施形態では、ガラス基板が選択されている。そして、透光性基板１ａの表面は、光が入射する図示の左側面を残して、微細な凹凸となった粗面化処理がなされ（本実施形態では、算術平均粗さが０．３〜３μｍとなる処理がなされている）、光が拡散するようになっている。とりわけ、透光性基板１ａの下面の粗さは、光拡散板１から表示パネル８に向けて出射する光の均一性を高めるために、光源５から遠く離れるにつれて低下するものとなっている。なお、透光性基板１ａの光入射面が粗面化されていないのは、光源５からの光の入射率を低下させないためである。このとき、目標とする表示画像の輝度を達成できるのであれば、光源用リフレクタ６を備えなくても良い。
【００１３】
図８は、光拡散板１における光の拡散を説明するための図である。光源５が放射した光は、側面から入射する。透光性基板１ａに入射した光１３は、基板１ａ内部を進行し、光反射膜１ｂが被覆されている基板１ａの下面１６に到達する。この到達した入射光１３は、光反射膜１ｂの存在により反射することになるが、下面１６に粗面化処理がなされているので、反射光１４が拡散される。基板１ａの上面１７に到達した反射光１４は、上面１７からの出射の際、更に拡散された出射光１５となる。このように光源５から放射された光は、透光性基板１ａから出射する際には、拡散された出射光１５となる。なお、本実施形態の光拡散板１における光反射膜１ｂが形成されている透光性基板１ａの側面においても、下面と同じく、入射光１３の拡散が生じる。
【００１４】
次に、図を参照しつつ、本実施形態の光拡散板１の製造方法について説明する。図２は、光拡散板１の製造工程を表した工程フロー図である。光拡散板１は、断面略長方形の透光性基板１ａの下面を粗面化する反射面形状加工工程Ｓ１と、透光性基板１ａの下面に光反射膜１ｂを形成する反射膜形成工程Ｓ２と、透光性基板１ａの上面を粗面化する出射面形状加工工程Ｓ３と、を順次経ることにより製造される。
【００１５】
図２に示した工程手順を図３により更に詳しく説明する。図３は、図２の工程を説明するための図である。図３（ａ）乃至（ｃ）は、反射面形状加工工程Ｓ１を説明するための断面模式図であり、図３（ｄ）は、反射膜形成工程Ｓ２を説明するための断面模式図であり、図３（ｅ）は、出射面形状加工工程Ｓ３を説明するための断面模式図であり、図３（ｆ）は、全工程を経て製造された光拡散板１の断面模式図である。
【００１６】
反射面形状加工工程Ｓ１は、透光性基板１ａの上面および光源５からの光入射面となる図示左側面をマスキング材９ａで被覆するとともに、下面を部分的にマスキング材９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅで被覆して、透光性基板１ａの表面の部分的なエッチングを繰り返す工程である。本実施形態における反射面形状加工工程Ｓ１は、第一乃至第三の工程からなる。
【００１７】
第一工程では、図３（ａ）に表すように、上面および左側面にマスキング材９ａを被覆した透光性基板１ａの下面において、中央部から端部にかけてマスキング材９ｂを被覆し、その後、マスキング材９ａ、９ｂが被覆されていない透光性基板１ａの下面１６ａおよび側面をエッチングすることにより、下面１６ａおよび側面を粗面化する。エッチングは、フッ化水素、並びに、酸性フッ化カリウム、酸性フッ化アンモニウム、フッ化アルミニウム、塩化アルミニウムおよびリン酸二水素アンモニウムから選択された一種または二種以上を含有させた水溶液に透光性基板１ａを浸漬することにより行なわれる。エッチング後、下面を被覆していたマスキング材９ｂを剥離する。
【００１８】
第二工程では、図３（ｂ）に表すように、透光性基板１ａの下面中央部１６ｂ以外の下面をマスキング材９ｃ、９ｄで被覆した後、透光性基板１ａをエッチング液に浸漬して、中央部１６ｂの粗面化が行われる。エッチング液には、第一工程と同じく、フッ化水素、並びに、酸性フッ化カリウム、酸性フッ化アンモニウム、フッ化アルミニウム、塩化アルミニウムおよびリン酸二水素アンモニウムから選択された一種または二種以上を含有させた水溶液を使用する。このとき、エッチング液に含有させる化合物の低量化や浸漬時間の短縮により、第一工程よりも粗さが抑えたものとされる。エッチング後、マスキング材９ｃ、９ｄを剥離する。
【００１９】
第三工程では、図３（ｃ）に表すように、既にエッチングを行なった透光性基板１ａの下面にマスキング材９ｅを被覆し、未だエッチングが行なわれていない下面１６ｃのエッチングが行なわれる。エッチング液には、第一および第二工程と同じく、フッ化水素、並びに、酸性フッ化カリウム、酸性フッ化アンモニウム、フッ化アルミニウム、塩化アルミニウムおよびリン酸二水素アンモニウムから選択された一種または二種以上を含有させた水溶液を使用する。このとき、第二工程よりもガラス表面粗さを抑えたものとするため、第二工程よりも含有させる化合物を低量化したエッチング液の使用や浸漬時間の短縮を行う。エッチング後、マスキング材９ｅを剥離する。
【００２０】
このような第一工程乃至第三工程を経ることにより、透光性基板１ａの下面が図示左側面から右側面にむけて、表面粗さが段階的に低下した透光性基板１ａとなる。なお、本実施形態では、透光性基板１ａの下面を３段階に分けてエッチングして、下面の粗さ分布を調整しているが、３段階以上のエッチングにより下面の粗さ分布を調整することも許容される。
【００２１】
反射膜形成工程Ｓ２は、図３（ｄ）に表すように、透光性基板１ａの上面と左側面にマスキング材９ｆを被覆した後に、マスキング材９ｆが被覆されていない下面および側面に光反射膜１ｂを形成する工程である。光反射膜を形成する方法としては、蒸着等の様々な方法を採ることができるが、本実施形態においては、粗い面に均一に光反射膜を形成することができる無電解メッキ法によって光反射膜１ｂが形成される。形成された光反射膜１ｂは、透光性基板１ａの表面粗面化によって、アンカー効果が生じ、剥離強度に優れたものとなっている。光反射膜１ｂが形成された後、マスキング材９ｆは、剥離される。
【００２２】
出射面形状加工工程Ｓ３は、図３（ｅ）に表すように、透光性基板１ａの下面および全側面にマスキング材９ｇを被覆した後、エッチングによって、上面１７を粗面化する工程である。本工程においても、エッチング液に、フッ化水素、並びに、酸性フッ化カリウム、酸性フッ化アンモニウム、フッ化アルミニウム、塩化アルミニウムおよびリン酸二水素アンモニウムから選択された一種または二種以上を含有させた水溶液を使用する。このエッチング液に透光性基板１ａを浸漬することにより出射面となる上面が粗面化加工される。その後、マスキング材９ｇは、剥離される。
【００２３】
以上の工程により製造された光拡散板１は、図３（ｆ）に表すように、透光性基板１ａの左側面以外の外表面が粗面化され、左側面と上面を残して、光反射膜１ｂが被覆されたものとなっている。上述の通り、左側面は、光源５から放射される光の入射面となり、上面は表示パネル８へ向けて光が出射する出射面となる。
【００２４】
次に、第二実施形態に基づいて本発明を説明する。図４は、本発明の第二実施形態に係る光拡散板を使用したバックライトユニットの構成図である。このバックライトユニットは、表示パネル８の背面側に設置されるものである。光拡散板２の図示左側面の近傍には、光源５が配置されており、更に、光拡散板２の縁と光源５を覆う光源用リフレクタ６が設けられている。なお、このバックライトユニットには、第一実施形態のバックライトユニットと異なり、光拡散板２の上面側（表示パネル８側）に、集光板が設けられていない。
【００２５】
光拡散板２は、第一実施形態の光拡散板１と類似する構成となっている。以下、本実施形態の光拡散板２が第一実施形態の光拡散板１と異なる点について説明する。この光拡散板２は、その上面全体に光拡散板２から出射する光の集光凹部となる溝１０を設けている。
【００２６】
本実施形態の光拡散板２は、第一実施形態の光拡散板１と同じく、図２に表した工程フローに沿って製造されるが、出射面形状加工工程Ｓ３においては、第一実施形態と異なり溝１０が形成される。
【００２７】
図５は、出射面形状加工工程で、溝１０を形成する方法を説明するための図である。図５（ａ）は、反射膜２ｂにマスキング材９ｇを被覆する工程を表す断面模式図であり、図５（ｂ）は、透光性基板２ａの上面に所定パターンのマスキング材９ｆを被覆する工程を表す断面模式図であり、図５（ｃ）は、溝１０を形成する工程を表す断面模式図であり、図５（ｄ）は、全工程を経て製造された光拡散板２を表す断面模式図である。以下、図５を参照しつつ溝１０を形成する方法について説明する。
【００２８】
図５（ａ）に表すように、光拡散板２の下面と全側面の全体をマスキング材９ｇで被覆する。次に、図５（ｂ）に表すように、透光性基板２ａの上面に間隔を開けた複数の矩形パターンのマスキング材９ｆを被覆することにより、上面に網目状の露出部４が残される。
【００２９】
透光性基板２ａの露出部４は、図５（ｃ）に表すようにエッチングされ、上面に溝１０が形成される。このエッチングは、フッ化水素を含有するエッチング液を露出部４に接触させることにより行なわれる。この際、エッチング過程において生じたエッチング反応生成物が露出部４に残存すると、溝１０の表面が粗面化することになって、光拡散板２から出射する光の集光性が失われるので、エッチング過程において反応生成物を除去する必要が生じることがある。反応生成物の除去方法としては、エッチング途中で、反応生成物を除去する洗浄工程を取り入れる等の方法が挙げられる。溝１０が形成された後に、マスキング材９ｆ、９ｇが剥離され、図５（ｄ）に表されるように、出射光を集光する溝１０を備えた光拡散板２が完成する。
【００３０】
次に、第三実施形態に基づき本発明を説明する。図６は、本発明の第三実施形態に係る光拡散板３を使用したバックライトユニットの構成図である。このバックライトユニットは、透光性基板３ａと、この基板３ａにおける光源５からの光が入射する左側面および上面を除いた全面を被覆する光反射膜３ｂと、からなる光拡散板３を主構成としている。本実施形態は、第二実施形態と類似するものであり、第二実施形態の透光性基板２ａの表面における溝１０が凹状の略半球面部１２に置換したことのみ第二実施形態と異なっている。以下、第二実施形態と異なる点について説明する。
【００３１】
透光性基板３ａの上面の全体に均等配置する略半球面部１２は、表示パネル８に向けて出射する光を集光させる機能を有する。この略半球面部１２は、図２の出射面形状加工工程で図７に示す方法をとることにより、形成される。
【００３２】
図７は、本実施形態の光拡散板３における略半球面部１２を形成する方法を説明するための図である。図７（ａ）は、反射膜３ｂにマスキング材９ｇを被覆する工程を表す断面模式図であり、図７（ｂ）は、透光性基板３ａの上面に圧痕１１を形成する工程を表す断面模式図であり、図７（ｃ）は、略半球面部１２を形成する工程を表す断面模式図であり、図７（ｄ）は、全工程を経た光拡散板３を表す断面模式図である。以下、図７を参照しつつ、略半球面部１２の形成方法について説明する。
【００３３】
先ず、図７（ａ）に表すように、下面と全側面の全体をマスキング材９ｇで被覆する。次に、図７（ｂ）に表すように、透光性基板３ａの上面に略等間隔の圧痕１１が形成される。ここで、圧痕１１は、先端円錐状の圧子の先端を透光性基板３ａの上面に押圧することで形成される。
【００３４】
光拡散板３の圧痕１１部分は、図７（ｃ）に表すように、エッチングによって略半球面部１２となる。このエッチングにおいても、エッチング反応生成物が形成途中の略半球面部１２に残存すると、その表面が粗面化する結果、集光性が失われることがある。集光性の欠落を回避するには、エッチング過程において反応生成物の除去を行うと良い。
【００３５】
略半球面部１２が形成された後、マスキング材９ｇが剥離され、図７（ｄ）に表されるように、出射する光を集光する略半球面部１２を備えた光拡散板３が完成する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る光拡散板を使用したバックライトユニットの分解構成図である。
【図２】本発明に係る第一実施形態における光拡散板の製造工程を表した工程フロー図である。
【図３】図２の工程を説明するための図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る光拡散板を使用したバックライトユニットの構成図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る光拡散板の溝を形成する方法を説明するための図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係る光拡散板を使用したバックライトユニットの構成図である。
【図７】本発明の第三実施形態に係る光拡散板の略半球面部を形成する方法を説明するための図である。
【図８】本実施形態における光の拡散を説明するための図である。
【図９】従来の液晶ディスプレイにおけるバックライトユニットの分解構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１、２、３  光拡散板
１ａ、２ａ、３ａ  透光性基板
１ｂ、２ｂ、３ｂ  光反射膜
１３  入射光
１４  反射光
１５  出射光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007033994.tif 000009
【図８】
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【図９】
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